AULA 3

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FÍSICA – TERMODINÂMICA E
ONDAS
AULA 3
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Prof. Cristiano Cruz
CONVERSA INICIAL
Uma maneira generalizada para se classificar uma máquina seria: todo dispositivo capaz de
converter energia. A energia transformada pode ser do mesmo tipo da energia original ou de outra
forma. Nessa classificação, existem diversos tipos de máquinas, como as máquinas ferramentas
(furadeira, tornos, fresadores etc.), as máquinas elétricas (motores elétricos e geradores), as máquinas
de fluido, entre outras.
É justamente nas máquinas de fluido que estamos interessados aqui, pois nelas há troca de
energia ocorre entre um sistema mecânico e um fluido, transformando energia mecânica em energia
de fluido e vice-versa. Essas máquinas podem ser estáticas ou dinâmicas. Nas estáticas, uma
quantidade de fluido encontra-se confinada dentro da máquina e é submetida a variações de pressão
pela variação do volume do recipiente que contém o fluido, assim há conversão direta de energia de
pressão em trabalho mecânico ou trabalho mecânico em energia de pressão. Já nas máquinas
dinâmicas, o fluido é submetido a trocas de energia devido a efeitos dinâmicos. Ele escoa
continuamente através da máquina, havendo a transformação de trabalho mecânico em energia
cinética e desta em energia de pressão ou vice-versa.
Devido às relações entre os fluidos e esses tipos de máquinas e procurando intensificar o
conhecimento de seu funcionamento, vamos nesta aula estudar os conceitos envolvidos no
escoamento de fluidos, mais especificamente a mecânica dos fluidos.
Fluido é o nome dado a qualquer substância que pode fluir. Nessa classe, enquadram-se os
líquidos e os gases, sendo os gases considerados fluidos que podem ser comprimidos, e os líquidos,
fluidos que sofrem pouca compressão ou são incompressíveis, com raras exceções.
Um fluido pode estar em repouso em determinado recipiente, como um copo d’água sobre a
mesa, ou fluindo através de uma tubulação. No primeiro caso, ele encontra-se em equilíbrio, e o
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estudo dessa situação chama-se estática dos fluidos ou hidrostática. É a parte da física que estuda os
líquidos e os gases em repouso, sob ação de um campo gravitacional constante, como ocorre, por
exemplo, com o ar atmosférico na superfície do planeta Terra ou com óleo armazenado em grandes
tanques em uma refinaria. No segundo caso, o do fluido em movimento, chama-se dinâmica dos
fluidos ou hidrodinâmica, a qual lida com a ciência de fluxo de fluido, ou seja, é a ciência natural que
estuda o movimento de fluidos.
Vamos fazer uso das leis de Newton e da conservação da energia obtendo aplicações simples
para o estudo do comportamento dos fluidos. Definiremos grandezas básicas como densidade e
pressão, estudaremos a lei de Pascal, o princípio de Arquimedes, o empuxo e as equações da
continuidade e de Bernoulli.
Bom estudo!
TEMA 1 – DENSIDADE
As máquinas de fluido podem ser classificas como máquinas hidráulicas ou máquinas térmicas.
As hidráulicas são aquelas em que a densidade do fluido que participa da troca de energia entre um
sistema mecânico e o próprio fluido não varia sensivelmente em seu percurso através da máquina, ou
seja, a densidade do fluido permanece constante. Já as térmicas são aquelas em que a densidade do
fluido em seu percurso através da máquina varia sensivelmente, logo, não se pode considerar a
densidade do fluido constante.
Como se pode ver, a densidade é um fator importante quando tratamos de fluidos. As grandezas
de força e massa são essenciais para as leis de Newton, mas, na mecânica dos fluidos, elas não
funcionam. O peso do fluido depende da quantidade de fluido existente, assim como da sua massa.
Se aplicarmos forças no fluido, ele não vai se comportar como um corpo sólido, suas partes vão
descrever movimentos diferentes. Devido a essas dificuldades, quando estudamos a dinâmica em
fluidos, o melhor é tratar o fluido por meio da grandeza de densidade em vez da massa.
O conceito de densidade não se aplica apenas aos fluidos, ele também é válido para sólidos. É
uma característica do material, matéria-prima, com que é feito o objeto. Ela representa a relação entre
massa e volume, ou seja, a massa do material por unidade de volume. Quando um objeto produzido
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com determinada matéria-prima possui a mesma densidade em qualquer parte, é dito homogêneo.
Corriqueiramente, costuma-se representar a densidade pela letra grega r (lê-se rô).
A densidade de um fluido ou material homogêneo será dada pela relação da massa do objeto
pelo seu volume:
A unidade de densidade no sistema internacional de unidades (S.I.) é o quilograma por metro
cúbico e no sistema CGS é dada em gramas por centímetro cúbico . A relação entre essas
duas unidades é:
Na tabela a seguir, estão listadas algumas substâncias e suas respectivas densidades com
unidade no sistema internacional de unidades. Caso queira os valores no sistema CGS, basta dividir os
valores de densidade por 1000.
Tabela 1 – Densidade de algumas substâncias
Material
Densidade
Material
Densidade
Ar (1 atm, 20 °C) 1,20 FERRO, AÇO 7,8 X 103
Etanol 0,81 X 103 Bronze 8,6 X 103
Benzeno 0,90 X 103 Cobre 8,9 X 103
Gelo 0,92 X 103 prata 10,5 X 103
Água 1,00 X 103 Chumbo 11,3 X 103
Água do mar 1,03 X 103 mercúrio 13,6 X 103
Sangue 1,06 X 103 Ouro 19,3 X 103
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Glicerina 1,26 X 103 platina 21,4 X 103
Concreto      2 X 103 estrela anã branca            1010
Alumínio   2,7 X 103 estrela de nêutrons            1018
Fonte: Young; Freedman, 2015, p. 82.
Quando o material não possui densidade homogênea, a exemplo do ar atmosférico terrestre, o
qual é mais denso a baixas altitudes e menos denso em pontos elevados, costuma-se representar a
densidade por um valor de densidade média.
TEMA 2 – PRESSÃO
No estudo da dinâmica do movimento de objetos sólidos extensos e pontuais, a força
gravitacional deve sempre ser considerada e, segundo Newton, está diretamente relacionada com a
massa do objeto. Por essa razão, pode-se dizer que as grandezas de força e massa são fundamentais
no estudo da dinâmica do movimento.
Quando aplicamos forças em objetos sólidos, de massa bem definida, todas as partes dele
movem-se juntas e de maneira previsível, no entanto, isso não acontece com os fluidos. Nesse
sentido, para facilitar o estudo da mecânica de fluidos, as quantidades de massa e força devem ser
substituídas respectivamente pelas grandezas de densidade e pressão.
Já trabalhamos o conceito de densidade e vimos que ele se aplica a matéria em qualquer estado
– no estado sólido, mas também no estado líquido e no gasoso. Da mesma forma ocorre com a
pressão: seu conceito pode ser aplicado a matéria em qualquer forma e é fundamental para o estudo
da hidrostática e da hidrodinâmica. Ele estabelece o valor da força aplicada perpendicularmente em
determinada área. Para entender melhor, suponha um bloco de concreto com peso igual a 2,8 KN e
com uma superfície de contato de área igual a 0,16 m2 que está apoiada sobre o solo, conforme a
Figura 1.
Figura 1 – Bloco de concreto apoiado no solo
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O bloco de concreto, devido à atração gravitacional, exerce uma força peso de 2800 N sobre o
solo, e a pressão exercida por esse bloco no solo será determinada pela força que cada parte da área
de contato está suportando. Para isso, faremos a razão entre a força que o bloco exerce sobre o solo,
no caso a força peso, e a área do solo que está suportando essa força.
Isso quer dizer que cada 1 cm2 da base do bloco está comprimindo o solo com uma força de1,75 N. Pressão é isso, a razão da força aplicada pela área onde a força está sendo aplicada.
Portanto, a pressão é uma grandeza escalar, calculada pela divisão do módulo da força aplicada
pela área da superfície onde a força está atuando.
onde:  P = pressão
F = força aplicada
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A = área de aplicação da força
A unidade de força é o newton (N), e a unidade de área é o m2, ambas no S.I. A razão entre força
e área resulta em . Em homenagem a Blaise Pascal, a unidade de pressão no sistema internacional
de unidades (S.I.) é o Pascal, de símbolo Pa. Desta forma:
A pressão pode ser medida em outras unidades, por exemplo: atmosferas (atm), milímetros de
mercúrio (mmHg), libras por polegada quadrada (lb/pol²), milibars (mbar) etc. A seguir, pode-se ver
a relação entre as principais unidades de pressão.
2.1 PRESSÃO DE UMA COLUNA DE LÍQUIDO
Agora que conhecemos o conceito de pressão, vamos com ele determinar uma equação que nos
permita calcular a pressão exercida por um fluido.
Mesmo em repouso, um fluido exerce forças perpendiculares sobre qualquer superfície que
esteja em contato com ele, seja a parede interna do recipiente ou a superfície de um objeto submerso
nele. Isso se deve às colisões das partículas que compõem o líquido com as superfícies em contato
com ele.
Se pensarmos em um tubo cilíndrico preenchido com um fluido líquido, como o representado na
Figura 2, a pressão exercida pelo fluido vai variar conforme aumentamos a profundidade. Isso ocorre
pois quanto maior a profundidade, maior a quantidade de fluido e consequentemente maior o peso
do fluido. Desta maneira, queremos deduzir uma equação que represente a pressão exercida pelo
fluido em função da profundidade. Para isso, vamos considerar que o fluido é homogêneo, ou seja,
sua densidade   é constante em todas suas partes, e o recipiente que o contém tem formato
cilíndrico com raio r.
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A altura da coluna de fluido da superfície até o fundo do recipiente será h, e a aceleração da
gravidade local é constante, dado por g = 9,8 m/s2. Essas informações podem ser vistas na Figura 2.
Figura 2 – Recipiente cilíndrico com raio r
Crédito: Jefferson Schnaider.
As moléculas de ar também aplicam forças na superfície superior da interface que separa o
líquido do ar atmosférico, em outras palavras, exercem pressão, caracterizando a pressão atmosférica
Po.
A pressão P que o fluido exerce no fundo do recipiente terá a contribuição da pressão
atmosférica Po, que atua na superfície do fluido, somada à pressão exercida pelo próprio fluido, PF,
dada por:
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Pelo conceito de pressão:
A pressão do fluido PF no fundo do recipiente também pode ser determinada pela força aplicada
pelo fluido dividida pela área onde a força é aplicada.
A força F aplicada no fundo do recipiente é o peso do próprio fluido que nele está contido, e a
área A onde essa força está sendo aplicada é a área do fundo do recipiente.
O peso determinado por:
Lembrando que para fluidos devemos representar a massa pela densidade, então, substituindo a
massa m na equação pela correspondente a densidade,
Logo:
Substituindo:
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Para calcular o volume V do fluido, devemos lembrar da geometria. Como a forma do recipiente
é cilíndrica, o volume será determinado pelo produto da área da base A pela altura de fluido h.
Então:
Substituindo na equação da pressão do fluido:
Portanto, a pressão no fundo do recipiente será determinada por:
Onde: Po = pressão atmosférica;
r = densidade do fluido;
g = aceleração da gravidade; e
h = profundidade.
Apesar da dedução de a equação ser obtida para calcular a pressão no fundo do recipiente, ela é
válida para determinar a pressão a qualquer profundidade h no interior do fluido.
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Observe na equação que a pressão só depende da profundidade h, pois as outras grandezas são
constantes. Isso nos leva a concluir que todos os pontos do fluido que estão a uma mesma
profundidade possuem a mesma pressão, independentemente da forma geométrica do recipiente.
Também pode-se verificar na equação que se aumentarmos a pressão Po na superfície do fluido,
a pressão em qualquer ponto do fluido também vai aumentar na mesma quantidade. Essa observação
foi feita primeira vez por Blaise Pascal e ficou formulada como o Princípio de Pascal.
Saiba mais
A pressão exercida em qualquer ponto de um fluido é transmitida integralmente a todos os
pontos do fluido e também para as paredes do recipiente que o contém.
Com base nesse princípio, muitos dispositivos foram construídos, entre eles a alavanca hidráulica.
A alavanca hidráulica, conforme podemos ver na Figura 3, é uma máquina hidráulica, um dispositivo
que pode ser utilizado para amplificar uma força.
Figura 3 – Elevador hidráulico 4 toneladas
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Créditos: DiMatague/Shutterstock.
Com ele, pode-se aplicar uma pequena força em um pistão de entrada e obter uma força maior
no pistão de saída, porém o trabalho realizado é o mesmo, tanto para força de entrada quanto para
de saída.
O esquema de funcionamento do elevador hidráulico que utiliza o princípio de Pascal em seu
funcionamento pode ser observado na Figura 4.
Figura 4 – Princípio de Pascal aplicado à alavanca hidráulica
Crédito: Jefferson Schnaider.
Uma pequena força é aplicada no pistão de entrada com área pequena Ae. De acordo com o
princípio de Pascal, isso causa uma variação de pressão no fluido do dispositivo, e essa variação se
transmite por todo o fluido para o pistão de saída com área maior As, resultando em uma força de
saída maior capaz de sustentar o carro. Logo, se a variação de pressão na entrada Pe é igual à
variação de pressão na saída Ps, podemos escrever:
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Logo,
Se deslocarmos o pistão de entrada uma quantidade de, o pistão de saída deslocará uma
quantidade ds, e nesse caso o volume de líquido deslocado em cada pistão será o mesmo. Portanto:
Analisando o trabalho realizado no pistão de saída, temos que:
Isso mostra que o trabalho realizado na entrada  é o mesmo que o trabalho realizado
no pistão de saída 
2.2 PRESSÃO ABSOLUTA E PRESSÃO MANOMÉTRICA
Se a pressão no interior de um balão de gás for igual à pressão atmosférica, o balão vai estar
murcho. Para que o balão fique cheio, apresentando certa dureza, a pressão no interior do balão deve
ser maior que a pressão atmosférica. Existe, portanto, uma diferença de pressão entre a pressão
interna e a externa. Essa diferença de pressão, o excesso de pressão acima da pressão atmosférica, é
denominada pressão manométrica. Porém, a pressão total é o somatório da pressão interna com a
pressão externa, denominada pressão absoluta.
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Por exemplo, um tanque para armazenar gasolina que possui densidade de 715 kg/m3 possui
altura de 14 metros e diâmetro de 83 metros. A capacidade de armazenamento por tanque é de 80
mil metros cúbicos. A pressão absoluta no fundo do tanque será:
Já a pressão manométrica,
TEMA 3 – EMPUXO
Podemos experimentar o efeito do empuxo quando erguemos objetos que estão submersos na
água – eles parecem estar mais leves que quando estão fora dela. Esse efeito também pode ser
sentido quando entramos na piscina, na água do mar ou mesmo em uma banheira, quando temos a
sensação de nossos corpos parecem mais leves.
Esse sentimento ocorre devido à presença da força de empuxo que surge ao submergir o objeto
em um fluido. De acordo com a dinâmica de Newton, a força gravitacional que atua no corpo
continua a mesma, pois não ocorre alteraçãoda massa e muito menos da aceleração da gravidade
local. Para explicar a sensação de estar mais leve, deve existir outra força que atua em sentido
contrário à força gravitacional, minimizando sua ação. Essa força é a força de empuxo.
Figura 5 – Esfera em queda livre e submersa em um fluido
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Na Figura 5, à esquerda, pode-se ver uma esfera em queda livre. Nessa situação, a única força
que atua na esfera é a força gravitacional, sua força peso. No entanto, se observarmos a figura da
direita, a mesma esfera quando estiver submersa em um fluido ficará sujeita a outra força, contrária à
força gravitacional, chamada de força de empuxo.
Isso é explicado pelo princípio de Arquimedes, que nos diz que, quando um corpo está total ou
parcialmente submerso em um fluido, o fluido ao redor dele exerce forças de empuxo sobre o corpo.
A resultante dessas forças está verticalmente dirigida para cima e possui uma intensidade igual ao
peso do volume de fluido que foi deslocado pelo corpo ao ser submerso. Sendo mf a massa do fluido
deslocado quando o corpo é submerso e considerando g a aceleração da gravidade, a intensidade da
força de empuxo E pode ser calculada pela relação:
Vamos fazer alguns ajustes nessa equação. Como vimos, em um fluido, é melhor expressar a
massa pela densidade. Lembrando que a densidade do fluido será dada por, , então,
substituindo a massa do fluido pelo produto da densidade pelo volume V do fluido deslocado, temos:
Logo, o módulo do empuxo pode ser calculado por:
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Com esta informação, completamos as características do vetor força de empuxo. O módulo pode
ser calculado pela equação apresentada, sua direção é sempre vertical, e o sentido é para cima.
3.1 PESO APARENTE EM UM FLUIDO
Se medirmos o peso de um corpo com um dinamômetro, o valor obtido será exatamente o peso
do corpo. Chamamos esse peso de peso real, o qual é indicado por Preal. Agora, se realizarmos o
mesmo procedimento com o corpo submerso em um fluido, a força de empuxo E para cima sobre o
corpo faz com que a leitura no dinamômetro seja menor. Essa leitura é o peso aparente Pap. Veja a
Figura 6.
Figura 6 – Na esquerda, o volume inicial de água e o peso real do cilindro; e na direita, o volume
final de água e o peso aparente (Pap) medido no dinamômetro quando o cilindro é imerso na água
O dinamômetro é um instrumento que, pela deformação de uma mola, é capaz de medir a força
que provocou essa deformação. Ao pendurar o cilindro no dinamômetro, como mostrado na Figura 6
à esquerda, a mola sofre deformação devido à força peso do cilindro. Chamamos o valor de força
marcado no dinamômetro de peso real Preal. Ao submergir o cilindro em um fluido, a força de
empuxo também passa a atuar, havendo um novo equilíbrio de forças, como mostrado na Figura 6 à
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direita. Chamamos o valor de força marcado no dinamômetro neste momento de peso aparente Pap.
Desta forma, podemos escrever:
3.2 FLUTUAÇÃO
Ao submergir um objeto em um fluido, podem ocorrer dois possíveis acontecimentos: ou o
objeto vai flutuar no fluido, ou vai afundar. Quando um corpo flutua em um fluido, a intensidade da
força de empuxo E sobre o corpo é igual à intensidade da força gravitacional Fg agindo sobre ele.
Portanto, quando um corpo flutua em um fluido, a intensidade Fg da força gravitacional sobre o
corpo é igual ao peso P = mf . g do fluido que foi deslocado pelo corpo, ou seja, o corpo flutuante
desloca o seu próprio peso de fluido.
Por outro lado, se o corpo afunda no fluido, a força peso do objeto é maior que a força de
empuxo, resultando em uma força que tende a levar o objeto para o fundo.
TEMA 4 – HIDRODINÂMICA
Até o momento, trabalhamos os conhecimentos sobre fluidos considerando que estes estavam
estáticos. Agora, com os conhecimentos adquiridos, podemos nos aprofundar e estudar o movimento
de um fluido, chamado de escoamento. O estudo do escoamento de um fluido é muito complexo,
mas, se levarmos em consideração algumas condições que envolvem as propriedades dos fluidos em
movimento, podemos criar um modelo idealizado que facilitará a descrição desse movimento.
Considera-se um fluido ideal o fluido não viscoso, ou seja, que não possui atrito interno entre as
moléculas nem com as paredes da tubulação. Deve possuir densidade constante, pois deve ser
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incompressível, e em determinado ponto a velocidade de escoamento em função do tempo deve ser
constante.
A trajetória de uma partícula individual do fluido durante o escoamento chama-se linha de
escoamento ou linha de fluxo. Do princípio proposto por Daniel Bernoulli, se a velocidade de uma
partícula de um fluido aumenta enquanto ela se escoa ao longo de uma linha de escoamento, a
pressão do fluido deve diminuir e vice-versa.
O escoamento pode ocorrer de duas maneiras: quando as linhas de escoamento de diversas
partículas que constituem o fluido fluem em camadas adjacentes do fluido, deslizando uma sobre as
outras, o escoamento é dito laminar; já quando a velocidade de escoamento do fluido aumenta
drasticamente, tornando-o irregular e caótico, e as linhas de escoamento se misturam
constantemente, variando a todo momento, o escoamento é dito turbulento.
4.1 EQUAÇÃO DA CONTINUIDADE
Uma característica muito importante no escoamento de fluidos é que a massa deles não se altera
durante o processo, ou seja, a quantidade de fluido que entra em um ponto da tubulação é igual à
quantidade de fluido que sai em outro ponto. Isso pode ser demonstrado e comprovado pela
equação da continuidade. Para deduzir essa relação, vamos analisar o escoamento de um fluido em
uma tubulação onde a entrada do tubo possui área da seção reta A1, e a saída, a área A2. Veja a
Figura:
Figura 7 – Tubo de escoamento com seção reta de área variável
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A velocidade do fluido é tangente às paredes da tubulação em qualquer ponto, sendo a
velocidade de escoamento na seção de área A1 igual a V1, e a velocidade na seção de área A2 igual a
V2.
Em um pequeno intervalo de tempo t, uma partícula do fluido que estava entrando na
tubulação na seção A1 desloca-se uma quantidade , e, durante o mesmo intervalo de
tempo, uma partícula do fluido desloca-se uma quantidade  na saída do tubo de seção
A2. Como a quantidade de fluido que entra na tubulação deve ser igual à quantidade de fluido que
sai, os volumes de fluido em cada seção reta do tubo no mesmo intervalo de tempo devem ser os
mesmos.
O volume de fluido deslocado na seção de área A1 no intervalo de tempo dt será dado por:
E o volume de fluido deslocado na seção de área A2 no mesmo intervalo de tempo, será:
Como vimos, essas quantidades são iguais, e, portanto, podemos escrever:
Logo, a equação da continuidade para um fluido incompressível será dada por:
A relação do produto da área da seção da tubulação pela velocidade de escoamento do fluido
nesta área  é chamada de vazão volumétrica. Essa medida descreve a taxa com a qual o volume
do fluido atravessa a seção reta do tubo por unidade de tempo. Podemos escrever:
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Já a vazão mássica, ou seja, a taxa de variação da massa do fluido por unidade de tempo através
da seção reta do tubo será dada pelo produto da densidade do fluido pela vazão volumétrica:
TEMA 5 – EQUAÇÃO DE BERNOULLI
A equação de Bernoulli complementa a equação da continuidade e torna-se essencial para
analisar escoamentos, por exemplo, em sistemas de encanamento e em tubulações de usinas
hidrelétricas e até mesmo a sustentação de uma aeronave durante o voo. Essa equação traz a relação
entre pressão, velocidade de escoamento e altura da tubulação no escoamentode fluidos ideais.
A dependência da pressão em relação à velocidade de escoamento decorre quando um fluido
percorre uma tubulação que afunila, então a velocidade de escoamento do fluido deve ser cada vez
maior, ou seja, o fluido deve ser acelerado. Para que isso ocorra, deve existir uma força resultante que
empurre o fluido para frente aumentando sua velocidade. Isso ocorre porque a pressão ao longo da
tubulação varia. Outro fator que faz a pressão variar nos diversos pontos da tubulação é quando
existe uma diferença de altura em pontos distintos da tubulação.
Nesta aula, não vamos nos ater à dedução da equação de Bernoulli, vamos apenas analisá-la com
a intensão de compreendê-la.
Observe a Figura 8, que apresenta uma tubulação que afunila e ao mesmo tempo se eleva do
ponto indicado pela coordenada y1 até o ponto mais alto da tubulação, indicado pela coordenada y2.
Figura 8 – Equação de Bernoulli
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Crédito: Jefferson Schnaider.
A equação de Bernoulli afirma que o trabalho realizado pelo fluido das vizinhanças sobre uma
unidade de volume de fluido é igual à soma das variações da energia cinética e da energia potencial
ocorridas na unidade de volume durante o escoamento. Em termos de pressão, pode-se escrever
como:
A equação de Bernoulli relaciona a pressão P com a velocidade de escoamento v e a altura y para
quaisquer dois pontos da tubulação, supondo o escoamento estacionário de um fluido ideal.
Saiba mais
“A equação de Bernoulli se aplica apenas em certas situações. Acentuamos mais uma vez
que a equação de Bernoulli vale somente para o escoamento estacionário de um fluido
incompressível sem atrito interno (viscosidade). Por ser uma equação simples e fácil de usar, pode
surgir a tentação de utilizá-la em situações para as quais ela não é válida” (Young; Freedman,
2015, p. 95).
FINALIZANDO
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Muitos equipamentos na atmosfera da engenharia utilizam das propriedades e características dos
fluidos, líquidos ou gases para o seu funcionamento. Durante o funcionamento dessas máquinas, o
fluido pode estar em repouso ou em movimento, e o estudo dessas condições chama-se
respectivamente estática dos fluidos ou dinâmica dos fluidos. Do ponto de vista da dinâmica, devido
ao comportamento dos fluidos durante seu movimento ser diferente do esperado por um corpo
sólido, costuma-se substituir a massa de fluido pela densidade, e a grandeza força pela pressão.
A densidade é uma grandeza física que representa a matéria-prima com a qual é feito um objeto,
e seu conceito pode ser aplicado independentemente do estado em que a matéria se apresente –
sólido, líquido ou gasoso. A densidade descreve a quantidade de massa de matéria presente em
determinado volume.
A pressão exercida por um fluido representa a força resultante aplicada pelas minúsculas
partículas que compõem o fluido por unidade de área da superfície onde estas forças estão agindo. A
medida de pressão é expressa na unidade Pascal, em homenagem a Blaise Pascal, que, entre seus
estudos, descreveu o princípio de Pascal. A principal aplicação desse princípio na engenharia é na
prensa hidráulica, uma máquina conhecida como alavanca hidráulica, capaz de exercer forças
enormes.
Outra lei importante quando se trata de fluidos é o princípio de Arquimedes, que faz relação ao
comportamento de um objeto quando ele se encontra submerso em um fluido, pois o fluido ao redor
do objeto exerce forças de empuxo sobre o corpo proporcionando uma força de empuxo resultante
dirigida verticalmente para cima com intensidade que apresenta o mesmo valor do peso do volume
de fluido que foi deslocado pelo objeto ao ser submerso.
Além dessas leis importantes, tratadas na ocasião sobre movimento de fluidos, estabelecendo
relações entre o escoamento do fluido, as medidas de velocidade de escoamento e a área da
tubulação obtidas pela equação da continuidade, a qual foi complementada com a equação de
Bernoulli, que traz a relação entre pressão, velocidade de escoamento e altura da tubulação no
escoamento de fluidos ideais.
REFERÊNCIAS
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YOUNG, H. D.; FREEDMAN, R. A. Física II, Sears e Zemansky: termodinâmica e ondas. 14. ed. São
Paulo: Pearson Education do Brasil, 2015.